Surhedsniveauer for funktionelle grupper

Alt liv på planeten består af fire basiske kemikalier; kulhydrater, lipider, proteiner og nukleinsyrer. Kernen indeholder alle disse fire molekyler kul og brint og er en del af en videnskabsgren kaldet biokemi, der blander biologi og organisk kemi. Mens de fire kategorier har nogle ligheder, ændrer optagelsen af ​​forskellige grupper af atomer, kaldet funktionelle grupper, fuldstændigt kemikaliets funktion. Mens mange af disse funktionelle grupper ikke har nogen indflydelse på pH, kan nogle af disse funktionelle grupper flytte pH i væsker i en organisme. Det er vigtigt at opretholde en pH-værdi for organismenes velvære, så det er vigtigt at vide, hvordan disse funktionelle grupper interagerer.

Syrer og baser er modsatte dele af en glideskala kendt som pH. PH-skalaen måler mængden af ​​positive hydrogenioner, fremover H +, der er i en opløsning i forhold til mængden af ​​hydroxidioner, mærket OH-. Midtpunktet på skalaen er pH7, og ved pH7 er mængden af ​​H + -ioner og OH-ioner i fuldstændig balance. Den samlede pH-skala varierer fra nul til fjorten. Alt, der tilføjer H + -ioner til opløsning, kaldes en syre, og det forskyder pH-værdien lavere. Derfor betragtes enhver pH fra 0-6,9 som sur. Alt, der donerer OH- til opløsning eller binder H + -ionerne, betragtes som en base og hæver pH, hvilket gør pH 7,1 - 14 basisk. Jo længere forskydningen fra pH 7 er, desto mere skadeligt kan et stof være i begge retninger. Mavesyre er pH 2, som er en ekstremt stærk syre, og lud er en ekstremt stærk base som reference.

De fleste funktionelle grupper har ringe eller ingen effekt på molekylets surhed. Ketonen har ingen hydrogener, der kan doneres til opløsning, eller steder at acceptere brint. Hydroxylet, som simpelthen er en OH bundet til molekylet, kan tænkes at miste det brint, hvilket gør det surt, men det er ikke sådan, molekylet normalt interagerer. Et aldehyd har et brint at miste, men det er forbundet med et kulstofmolekyle, og kulstof kan aldrig lide at tabe dets hydrogener. Endelig kan sulfhydryl, som er en SH-bundet, oftere lide at finde andre sulfhydryler at binde til i modsætning til at donere brint til opløsningen. Derfor er ingen af ​​disse grupper normalt forbundet med at have et surhedsgrad.

Den carboxylfunktionelle gruppe omtales ofte som en syregruppe, fordi den er meget sur. Oxygen har en meget høj elektronegativitet, hvilket betyder, at den kan lide at samle elektroner. Den med OH i enden af ​​carboxy, det dobbeltbundne ilt tilbyder normalt hjælp i hamstring af elektroner og brint, der er fastgjort, falder simpelthen i opløsning og sænker pH. Carboxylgrupper findes i fedtsyrer, som danner fedt, olier og voks, når de kombineres med andre molekyler. Carboxyler er også en del af aminosyrer, som er byggestenene i proteiner.

Fosfatgruppen kan donere op til to hydrogen pr. Molekyle, hvilket også gør det meget surt. Som tidligere nævnt har ilt en høj elektronegativitet, og et kig på et phosphatmolekyle viser, at der er fire oxygener omkring phosphatmolekylet. Disse fire oxygener vil prøve at trække de elektroner, der deles med de to OH-bindinger, og de to hydrogener mister normalt og falder ned i opløsning som H + -ioner, hvilket sænker pH.

Den anden halvdel af aminosyrer er aminogrupperne. Kvælstof fungerer ofte som brintacceptor i biologiske systemer. I sin normale tilstand eksisterer aminogruppen som nitrogen og to hydrogener, som vist her, men den kan acceptere et andet brint fra opløsning, som får pH-værdien i systemet til at stige, hvilket gør det mere basisk. Da rygraden i alle aminosyrer er en carboxyl, et kulstof med en anden funktionel gruppe og en aminogruppe, hvad der normalt sker er, at carboxylen donerer sit hydrogen til opløsning, men aminogruppen accepterer et hydrogen fra opløsning, hvilket får den samlede pH til at forblive samme.